談集中供熱系統節能技術

李利新

(大同煤礦集團鵬程物業管理公司，山西大同 037051)

0 引言

我國是世界上第二大能源消耗國，能源的浪費也非常嚴重，其中采暖能耗占有相當大的比例。熱電聯產是熱能和電能聯合生產的一種高效能源生產方式。

近幾年，熱電聯產集中供熱技術以其高效、節能、環保等優點，在我國北方地區得到了大量的推廣應用。新時期，熱已作為一種商品進入市場，實行熱價按用熱量計量收費，是未來的供熱發展趨勢。因此，促進節能、降低能耗已經成為供熱企業和熱用戶的共同要求。

集中供熱系統包括熱源、熱網和熱用戶三部分。

1 熱源的節能措施

1.1 選用大容量的熱源

據統計，目前我國各種鍋爐的平均供熱效率為65%左右，若按理想節能考慮，供熱效率應在80%以上。實踐證明，要想提高鍋爐的熱效率，最有效的技術手段就是增大鍋爐的熱容量。小容量的熱電機組(90 MW以下)煤耗量高達370 g/kW，而發電率只有30%左右;300 MW熱電機組的煤耗量僅有310 g/kW，發電率可達40%左右，鍋爐的熱效率也高達90%以上。由此可見采用大容量機組的節能意義是很大的。目前，我國所采用的熱水鍋爐熱容量普遍都在90 MW(130 t/h)以上。隨著熱電聯產集中供熱技術的不斷推廣，國家還要大力提倡發展200 MW(20萬kW)、300 MW(30萬kW)以上的熱電聯供機組，逐漸對小容量的熱電機組進行取締，目的也就是為了增大供熱機組的熱容量，提高熱電機組的供熱效率。因此，選用大容量熱源是提高供熱效率，降低供熱能耗的最佳之選。

1.2 推廣多熱源聯網運行

由于城鎮建設規模的不斷擴大，集中供熱的面積也在不斷增加。目前，我國北方地區集中供熱的面積普遍都在幾百萬平方米以上，集中供熱的熱源也不只一個熱電廠。而且大多數是一個電廠帶一部分地區的供熱，形成一對一的單熱源供熱系統。這種供熱方式，由于熱源單一，熱源的穩定性較差，鍋爐不能經常滿負荷的運行，造成熱效率不高等缺點。解決上述問題，最理想的方案就是實行多熱源聯網運行供熱系統。該系統的運行原理與供電系統的高壓電網相似，即將現有的多個熱源合并，組成一個環形的供熱網實行聯網運行，熱用戶根據自身需求通過熱網提取使用熱量。采用這種供熱方式，當熱網中一個或某些熱源出現故障時，其他熱源可相互替代、相互補充，因此，供熱運行的可靠性比單熱源供熱系統大大提高。采用聯網運行供熱時，讓熱容量最大的熱電廠擔任主要熱源，其余作為輔助熱源，在供熱期間，可根據用戶的使用情況，適當調整各輔助熱源鍋爐的運行負荷，以適應熱用戶的不同供熱需求。這樣可以提高各熱源的平均熱效率，達到良好的節能效果。

2 熱網的節能措施

2.1 完善二次管網的直埋技術

實踐證明，采用供熱管網地下直埋敷設技術，可以有效防止熱量的散失。熱水管道直埋技術在國內使用已久，我國CJJ/T 81-98城鎮直埋供熱管道工程技術規程也早在1999年6月1日頒布實施。

采用直埋敷設技術，不僅具有節省用地、方便施工、工程投資少和維護量小的優點，而且由于采用導熱系數極小的聚氨酯硬質泡沫塑料做保溫層，管網的熱損失量也會很小。據實地勘測研究，我國目前的供熱系統中，一次網的鋪設基本符合直埋敷設技術要求，其熱損失率也能降低到10%以下。

造成供熱系統熱損失的主要因素還是在二次管網系統，熱損失率一般都達到了10%～15%左右。分析原因，主要是由于二次管網的特殊性造成的。一般而言，供熱系統二次網管線分部集中、管路分支多，而且各支路都需要加裝閥門、構筑檢查井，這樣管道很難實現完全直埋敷設。部分管線、閥門連接處的保溫難度大，極易發生裸露，造成熱量的損失。另外，由于二次管網的接口較多，跑、冒、滴、漏等現象也較普遍，這也會增加系統的熱損失。因此，要降低系統的熱損失，就得進一步完善二次管網的直埋敷設。可以多使用直埋球閥，盡量減少構筑檢查井，達到減少管網熱損失目的。

2.2 降低供熱系統的失水率

在供熱系統中，除了管網保溫層散熱造成的熱損失外，因供熱管網的大量失水，造成的系統補水量過大，導致的熱損失也是相當嚴重的。根據相關統計，我國每年供熱系統的補水量大約為80 kg/m2～90 kg/m2，由此造成的供熱損失率約占總供熱量的8%～10%。因此，適當降低供熱系統的補水量，也是減少熱損失的一個有效辦法。

根據多年的供熱經驗，供熱系統的失水也多發生在二次管網。除了上述一般的跑、冒、滴、漏以外，在供熱期間，用戶偷放熱水使用的現象也比較多，這也是造成二次管網大量失水的主要原因。

目前解決用戶私自放水的辦法很多，其中，簡單實用的解決辦法就是在供熱系統中加防腐阻垢劑。這種防腐阻垢劑具有強堿性，對人體沒有損害。加入供熱系統后，不僅可以起到軟化水的作用，而且能在熱網管壁形成一層保護膜，起除垢、防腐蝕的作用。因為這種物質呈黑色，也能有效地預防用戶偷水的現象。另據部分實例證明，在供熱系統里加臭味劑、色素等，對用戶偷水現象也能起到一定的預防效果。

2.3 綜合治理系統水力失調

供熱系統因水力失調，往往會導致近端用戶過熱，而遠端用戶不熱的現象，這勢必也會造成熱能的大量浪費。通過對管網的水力平衡調節，可以從根本上解決水力失調、用戶冷熱不均的現象，使用戶的實際流量與設計相一致，達到節能的目的。目前，治理系統水力失調的方法也是多種多樣，我們可以結合自身條件選擇適合的調節措施。以前多采用人工手動調節閥門的方法，這種方法調節的難度較大，供熱人員工作量大，需要供熱運行調節人員經過多次反復調試運行，很難使供熱系統的水力失調得到徹底的解決。

隨著自動化技術的不斷發展，最近幾年也有采用智能控制調節技術，這種調節方法操作簡單，調節效果明顯，但是前期投入較大，需要在供熱系統中增加監控設備、安裝電動調節閥等，大大增加了熱網建設資金的投入。綜合比較分析，解決水力失調最好的調節辦法是在用戶的入口端安裝恒流量調節閥或自力式流量控制閥，采用此種調節閥，可以根據用戶的需求一次性調節好流量，使用戶的實際流量與設計流量相一致，從而達到水力平衡的目的。

3 熱用戶節能措施

3.1 有效降低建筑能耗

建設部關于GB 50189-2005公共建筑節能設計標準已于2005年7月1日正式公布實施。這是我國為改善公共建筑的室內環境，提高能源利用效率，從根本上扭轉公共建筑用能嚴重浪費的狀況，實現節約能源、保護環境的戰略方針。在本標準編制過程中，編制組進行了廣泛深入的調查研究，總結了不同地區居住建筑節能設計標準的豐富經驗，認真分析了我國公共建筑的現狀和發展。

根據調研結果認為，我國建筑物圍護結構保溫對熱負荷的影響占到了20%～50%，越寒冷的地區影響越大。在建筑物的能耗中，由于外墻、門窗等保溫性能差是造成能耗增加的一個重要原因。按新標準建筑節能設計，為降低供熱能耗，在建筑外墻保溫方面做了很大的改進。

據分析，在相同室溫條件下，采用新的外墻保溫設計標準后，建筑能耗指標下降了35%左右。因此，在建筑設計中，嚴格執行建筑圍護結構的節能設計標準，是有效降低建筑能耗，提高供熱效率的最佳措施。

3.2 科學實現分時、分溫、分區供暖

在一個供暖系統中，由于熱用戶性質的不同，所需的熱量、供暖的時間也會各不相同，分時、分溫、分區供熱技術就是對這些不同的熱用戶提供不同的負荷控制策略，通過分區調節，使系統的供熱量與熱負荷相一致，實現按需供熱、按時間段供熱，達到最大限度的節能。

例如，一個學校，有辦公樓、教學樓、宿舍樓、圖書館、體育館、游泳池、車庫等。教學樓和宿舍樓的供暖需求不同，白天:教學樓需要高溫供暖，且供暖時間要長，而宿舍樓就可以低溫供暖，且供暖的時間相對較短;夜間:宿舍樓需要高溫供暖，而教學樓就可以低溫供暖;圖書館、體育館可以按照規定的開館時間保證適宜的室內溫度，其余閉館時間僅需要低溫供暖即可;對車庫只要提供較低的供暖溫度保證汽車的適應溫度就可以了。采用這種分時、分溫、分區的按需供熱的技術，既滿足了不同用戶的需求，又可達到十分明顯的節能效果。

3.3 合理推行供熱計量收費

供熱計量收費是我國近幾年推行的一項新的收費標準，傳統的熱計量收費方式是按供暖面積，每平方米收取固定的供暖費，這種收費方式不利于用戶根據自己的熱需求，合理支配使用熱量，造成用戶的節能意識不強，對熱量的浪費嚴重。實行供熱計量收費，是要讓熱用戶能夠按需供熱，提高用戶的節能行為，從而降低熱能的浪費。

供熱計量技術，已在全國許多城市示范多年，國家建設部發布的JGJ 173-2009供熱計量技術規程也對供熱計量技術標準做出了詳細規定。

熱能計量可以采用熱計量表和熱分配表相結合，在每一棟樓前安裝熱計量表，在戶內每組散熱器上安裝熱分配表，由樓表來統計總耗熱量，再通過每組散熱器的耗熱量計量實現能耗的分攤，按換熱量進行收費。這種計量方法也是經過國內外數十年驗證的，較為可靠的一種辦法。實行供熱按計量收費，熱用戶可以按消耗計費，一定程度上也可以消除用戶因冷熱不均造成的熱量損失。

4 結語

集中供熱系統是一個由熱源、管網、用戶組成的復雜系統。要實現能源的高效利用，有效降低供熱能耗，不僅要把握好供熱系統中每個環節的節能技術，還應建立健全一套與供熱系統相適應的、科學的管理控制系統。這需要供熱企業和熱用戶的共同努力來完成。

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